Klassifisering av kraftsystembussar
Definisjon og klassifisering av busser i kraftsystemer
I et kraftsystem er en buss definert som et koblingspunkt, vanligvis representert som en vertikal linje, der ulike systemkomponenter som generatorer, laster og forsyningslinjer er tilkoblet. Hver buss i et kraftsystem karakteriseres av fire nøkkellektriske størrelser: spenningens størrelse, spenningsfasen, aktiv effekt (også kjent som sanneffekt) og reaktiv effekt. Disse størrelsene har en avgjørende rolle i analyse og forståelse av kraftsystemets oppførsel og ytelse.
Under laststrømstudier, som har som mål å analysere de stasjonære driftsforholdene i et kraftsystem, er to av de fire størrelsene assosiert med hver buss kjent, mens de to resterende må bestemmes. Basert på hvilke av disse størrelsene som er spesifisert, kan busser klassifiseres inn i tre distinkte kategorier: generasjonsbusser, lastbusser og slack-busser. Denne klassifiseringen hjelper med å formulere og løse laststrømligninger, noe som lar ingeniører effektivt analysere kraftsystemets operasjon, planlegge for kraftproduksjon og -distribusjon, samt sikre det overordnede stabiliteten og påliteligheten i elektriske nett.
Tabellen nedenfor viser typer busser og de tilhørende kjente og ukjente verdiene.
Generasjonsbuss (Spenningskontrollbuss eller P-V buss)
Generasjonsbussen, ofte referert til som P-V bussen, er et viktig element i kraftsystemanalyse. På denne typen buss er to parametere forhåndsbestemte: spenningens størrelse, som samsvarer med den genererte spenningen, og aktiv effekt (sanneffekt) P, som tilsvarer generatorens kapasitet. For å opprettholde spenningens størrelse ved en konstant, spesifisert verdi, blir reaktiv effekt innsprøytet i systemet etter behov. Dette resulterer i at reaktiv effektsproduksjon Q og fasen δ av spenningen ved P-V bussen er ukjente som må beregnes gjennom kraftsystemanalysealgoritmer. Dette er avgjørende for å sikre stabilitet og riktig drift av kraftnettverket, da en konsekvent spenningsnivå er essensielt for pålitelig kraftlevering.
Lastbuss (P-Q buss)
Lastbussen, også kjent som P-Q bussen, fungerer som koblingspunktet hvor både aktiv og reaktiv effekt hentes fra eller innsprøytes i elektrisk nett. I konteksten av laststrømstudier, er aktiveffekten P og reaktiveffekten Q verdier spesifisert basert på egenskapene til de tilkoblede lastene. De viktigste ukjente her er spenningens størrelse og fasevinkel. Mens spenningen ved lastbussen tillates å variere innen en tolerabel grense, vanligvis rundt 5%, er det viktig å holde den innenfor disse grensene for riktig funksjon av tilkoblede elektriske enheter. For laster er fasevinkelen δ av spenningen mindre kritisk sammenlignet med spenningens størrelse, da de fleste elektriske apparater er designet for å fungere effektivt innen et visst område av spenningens størrelse.
Slack-, swing- eller referansebuss
Slack-bussen spiller en unik og essensiell rolle i kraftsystemer. Ulik andre busser, leverer den ikke direkte kraft til noen fysisk last. I stedet fungerer den som en kraftreservoar, med evnen til å absorbere eller innsprøyte både aktiv og reaktiv effekt i kraftsystemet etter behov. Under laststrømanalyse er størrelsen og fasevinkelen av spenningen ved slack-bussen forhåndsdefinert. Konvensjonelt settes fasevinkelen av spenningen ved denne bussen til null, gjør den til et referansepunkt for hele kraftsystemet. Verdiene for aktiv og reaktiv effekt for slack-bussen fastsettes under løsningen av laststrømligninger.
Konseptet med slack-bussen kommer fra de praktiske utfordringene ved laststrømberegninger. Ettersom I2R-tapene i kraftsystemet ikke kan bli nøyaktig forutsagt på forhånd, blir det umulig å presist spesifisere den totale innsprøytede effekten ved hver individuell buss. Ved å utpeke en slack-buss, kan ingeniører balansere kraftligningene over hele systemet, og sikre at de totale kraftstrømberegningene er konsistente og nøyaktige. Null-fasevinkelkonvensjonen ved slack-bussen forenkler matematisk modellering og analyse av kraftsystemet, og forenkler forståelsen av de elektriske relasjonene og kraftutvekslingene i nettet.
